ECTS - University of Pisa
Obiettivo del corso è completare la preparazione di chimica organica di base per la comprensione della chimica dei composti bifunzionali. Le nozioni apprese nel corso Chimica Organica I verranno usate in modo integrato per dare conto di come i gruppi si influenzano attraverso la delocalizzazione elettronica.
Modulo di Laboratorio
Al termine del corso di Laboratorio di Chimica Organica II lo studente avrà acquisito conoscenze sui principi della spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare e sulla sua applicazione a problematiche di caratterizzazione strutturale e conformazionale di composti organici di struttura anche complessa, appositamente sintetizzati durante il laboratorio stesso.
The student who successfully completes the course will have deepened and broadened his knowledge (with respect to the Course of Organic Chemistry I) of the main classes of organic compounds and the principles that determine their behaviour. Furthermore he or she will be better able to predict and understand characteristics and properties of bifunctional organic compounds and their reactions.
Laboratory module
He or she will know the basic principles of NMR Spectroscopy applied to the characterization of organic compounds and will be able to determinate the enantiomeric purity of chiral substances, as well as to conduct a spectral prediction and, for simple organic molecules, a complete 1H and 13C NMR spectroscopic characterization (by using also two-dimensional scalar and dipolar correlation spectroscopies). During the experimental laboratory period he or she will synthesize some organic compounds by using simple synthetic procedure, then will characterize the synthesized compounds by means of 1D and 2D NMR techniques.
Durante il corso verranno continuamente proposti esercizi a discussione libera, in modo da verificare costantemente il progresso delle conoscenze.
Modulo di Laboratorio
Le conoscenze acquisite saranno verificate attraverso la valutazione dell'elaborato scritto alla fine della varie esperienze di laboratorio
During the lectures, the instructor will suggest excercises and free discussion in order to constantly monitor the students' progress.
Laboratory module
The evaluation of the knowledges will be based on the laboratory report presented at the end of the course
Al termine del corso gli studenti saranno in grado di proporre brevi sequenze sintetiche per la preparazione di composti organici, di prevedere il decorso di reazioni di composti a,b-insaturi, composti aromatici ed eterocicli.
Modulo di Laboratorio
Al termine del corso lo studente sarà in grado di:
The students will become able to suggest short synthetic sequences to prepare organic compounds and to correctly predict the course of reactions involving a,b-unsaturated, aromatic and heteroaromatic compounds.
Laboratory module:
At the end of the course students will be able:
Svolgimento alla lavagna e discussione in aula di esercizi.
Modulo di Laboratorio
Lo studente dovrà preparare e presentare una relazione scritta che riporti i risultati dell'attività svolta durante il laboratorio
Solution and discussion of excercises during the classes.
Laboratory module
A final scientific report relative to the laboratory experiments must be prepared by the students.
Lo studente imparerà a porsi in modo critico nel riconoscere gli elementi che maggiormente determinano il chimismo dei composti organici.
Modulo di Laboratorio
The students will learn a critical attitude for recognizing the elements which determine the chemistry of organic compounds.
Laboratory module
Durante le discussioni in aula, si verificherà che gli studenti acquisiscano indipendenza nell’analisi critica della struttura molecolare e della reattività.
Modulo di Laboratorio
Durante le sessioni di laboratorio saranno valutati il grado di efficienza e di accuratezza delle attività
The discussions during the classes will allow the instructor to assess the students' independence in the critical analysis of molecular structure and reactivity
Laboratory module
During laboratory sessions, the efficiency and accuracy of activities will be evaluated
Conoscenza della chimica dei gruppi funzionali e degli elementi strutturali e stereochimici dei composti organici. Fondamenti sui composti organometallici.
Modulo di Laboratorio
I principi della chimica organica di base, intesa come proprietà e reattività di molecole organiche, e i principi generali delle tecniche spettroscopiche.
Knowledge of chemistry of functional groups and of structural and stereochemical elements of organic compounds. Basic knowledge of organometallic chemistry.
Laboratory module
Principles of organic chemistry, mainly properties and reactivity of organic molecules, and principles of spectroscopic techniques
Le lezioni si svolgono rigorosamente alla lavagna, in modo da consentire agli studenti di assimilare ciascun passaggio delle sequenze di reazione che vengono proposte. In ciascun caso, si proporrà un processo razionale per ricondurre ogni reazione a principi primi di reattività elementare. Ove possibile, verranno integrate informazioni spettroscopiche, in modo da fornire una visione unitaria della struttura molecolare ed elettronica e delle sue ricadute sulle proprietà chimiche e fisiche delle molecole organiche.
Modulo di Laboratorio
The use of the board will be instrumental to let students assimilate each and every step of the reaction sequences that will be discussed. In every case, the instructor will suggesr a rational process to connect every reaction to elementary processes. Whenever possible, the instructor will integrate spectroscopic data to provide a unitary vision of molecular and electronic structure, and of its fallouts on chemical and physical properties of organic molecules.
Laboratory module
Delivery: face to face
Learning activities:
Attendance: Mandatory
Laboratory module:
Teaching methods:
Delocalizzazione elettronica in anione e catione allici, dieni e polieni coniugati (spettroscopia UV-vis). Conseguenze della delocalizzazione elettronica e delle cariche su acidità e basicità. Alleni e acetileni: migrazione di tripli legami. Aromaticità sulla base degli Orbitali Molecolari: benzene, composti eteroaromatici, sistemi aromatici condensati.
La reazione di sostituzione elettrofila aromatica (SEAr) su composti aromatici policondensati e su composti eteroaromatici.
La sostituzione nucleofila aromatica: via benzino (eliminazione-addizione); via addizione-eliminazione; via SN1 con sali di diazonio (preparazione e reattività anche con sali di Cu(I)).
Piridina come esempio di sistema elettron povero. Sua reattività all’azoto con elettrofili e come base. Uso dell’ossido di piridina in SEAr. Reattività con nucleofili. Metodi generali di preparazione di piridine sostituite.
Eterocicli pentatomici: pirrolo, tiofene, furano. Esempi di SEAr su sistemi elettronricchi. Reattività dell’NH del pirrolo e formazione di pirroli N-sostituiti. Metodi generali di preparazione degli eteroaromatici pentatomici.
Formazione e uso di composti organometallici in sintesi: Li, Mg, Cu, Zn.
Formazione e reazioni di enoli ed enolati e di loro equivalenti. Reazioni in alfa a gruppi carbonilici (o equivalenti). Alfa-alogenazione. Condensazioni aldoliche incrociate. Enolati preformati e loro equivalenti stabili. Enoleteri. Equivalenti degli enoli specifici per aldeid, chetoni, acidi carbossilici. Reazioni aldoliche intramolecolari e ciclizzazioni. La reazione di Mannich.
Composti dell’azoto: ammine, immine ed enammine, azidi, sali di diazonio, gruppi nitro e nitroso. Formazione e impiego.
Cenni sui composti aliciclici contenenti azoto, zolfo e ossigeno. (Emi)acetali ciclici ed effetti stereo elettronici. Effetto anomerico.
Elementi di stereochimica degli zuccheri semplici.
Modulo di Laboratorio:
Principi di Spettroscopia di Risonanza Magnetica Nucleare e tecniche NMR mono e bidimensionali di caratterizzazione di composti organici. Esperienze di laboratorio di sintesi di composti organici di struttura semplice e complessa. Esercitazioni di interpretazione di spettri NMR di molecole organiche. Previsione di dati spettrali NMR di composti organici. Esperienze di laboratorio strumentale NMR per la caratterizzazione dei composti organici sintetizzati e analisi dei dati spettroscopici NMR. Metodi NMR di determinazione di purezza enantiomerica e configurazione assoluta
Electron delocalization in allyl anion and cation, in dienes and conjugated polyenes (including EV-vis spectroscopy). Consequences of electron and charge delocalization on acidity and basicity. Allenes and acetylenes: base-promoted triple bond migration. Aromaticity based on Molecular Orbital Theory: benzene, heteroaromatic compounds, polycondensed aromatic hydrocarbons. Electrophilic aromatic substitution (SEAr) on heteroaromatic compounds and polycondensed aromatic hydrocarbons. Nucleophilic aromatic substitution (SNAr). Pyridine as an example of electron-poor aromatic system. Its reactivity at the nitrogen atom vs. electrophiles. Use of N-oxide to achieve SEAr. Reactivity vs. nucleophiles. General methods to prepare substituted pyridines. Pentatomic heterocycles: pyrrole, furan and thiophen. Examples of SEAr on electron-rich aromatic compounds. Reactivity of pyrrole NH and preparation of N-substituted pyrroles. General method to prepare pentatomic heteroaromatic compounds.
Preparation and use of organometallic compounds.
Preparation and reaction of enols and enolates and of their equivalents. Reactions at alpha position to carbonyl groups: alpha alogenation. Crossed and directed aldol condensation. Preformed enolates and their stable equivalents. Enolethers. Intramolecular aldol condensations. Mannich reaction.
Nitrogen compounds: amines, imines and enamines, azides, diazonium salts, nitro and nitroso compounds: preparation and use.
Elements of chemistry and stereochemistry of alicyclic compounds containing heteroatoms: cyclic emiacetals and fundamental stereoelectronic effects. Anomeric effect. Fundamental elements of stereochemistry of simple sugars.
Laboratory Module
Theorethical part: principles of NMR Spectroscopy, NMR parameters, 1D and 2D NMR techniques, NOE measurements.NMR determination of the enantiomeric purity and absolute configuration: chiral auxiliaries. Synthetic part: synthesis of organic compounds by one or two steps procedures. Instrumental part: 1D and 2D NMR experiments for the complete characterization of synthesized compounds. Elaboration of a report describing the characterization procedures and including 1H and 13C characterization data in the form of tables.
Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren: Organic Chemistry. Oxford University Press, 2012. ISBN: 9780199270293
Maitland Jones, Steven A Fleming Organic Chemistry. W. W. Norton & Company 2014 EAN: 9780393124224
W.H. Brown, B.L. Iverson, E.V. Anslyn, C.S. Foote: Chimica Organica. EdiSES 2015. ISBN 9788879598309
Modulo di Laboratorio
Diapositive e testo (“Identificazione spettrometrica di composti organici”di Robert Silverstein, casa editrice Ambrosiana)
Jonathan Clayden, Nick Greeves, Stuart Warren: Organic Chemistry. Oxford University Press, 2012. ISBN: 9780199270293
Maitland Jones, Steven A Fleming Organic Chemistry. W. W. Norton & Company 2014 EAN: 9780393124224
W.H. Brown, B.L. Iverson, E.V. Anslyn, C.S. Foote: Chimica Organica. EdiSES 2015. ISBN 9788879598309
Laboratory module: Robert M. Silverstein, Francis X. Webster "Identificazione Spettroscopica Di Composti Organici", Casa Editrice Ambrosiana.
Modulo di Laboratorio:
frequenza obbligatoria
Laboratory module:
attendance mandatory
L’esame della parte di teoria consiste in una prova scritta di 3 ore e una prova orale. Lo scritto tipicamente consta di 4-6 esercizi, il cui peso è identico, ai fini della valutazione. Vengono proposte sequenze di sintetiche per la preparazione di un composto oppure razionalizzazione di meccanismi di reazione. Durante lo scritto è ammessa la consultazione dei testi consigliati (solo in forma cartacea e nessuna consultazione online) ma non di eserciziari Il superamento della prova scritta con almeno 16/30 è indispensabile per l’ammissione all’orale, che parte da una discussione dello scritto. Durante l’orale viene altresì richiesta l’esposizione di una selezione degli argomenti del corso.
Modulo di Laboratorio:
Theory module:
1) A written text (typically 3 hours) consisting in 4-6 excercises, where the candidate must suggest synthetic routes to prepare a given product or alternatively must suggest reaction mechanisms. Obtaining at least 16/30 points is essential to access the following oral exam, consisting in the discussion of the proposed solution to the written exercises or to explain lecture topics.
Laboratory module:
